專利名稱：顆粒控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)量控制領(lǐng)域，特別涉及一種顆粒控制的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體制造工藝已經(jīng)進(jìn)入納米時(shí)代，以適應(yīng)各項(xiàng)電 子產(chǎn)品越做越小，功能越做越強(qiáng)的趨勢(shì)。而伴隨著芯片功能越做越強(qiáng)，元件越做越小的趨勢(shì) 而來(lái)的，便是對(duì)工藝中各種不同環(huán)節(jié)的技術(shù)要求越來(lái)越高。由于元件越來(lái)越小，而內(nèi)部線路 越做越復(fù)雜，使工藝中對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的細(xì)微變化更敏感，原先可以容許的工藝條件誤差，在元 件體積大幅縮小后，可能會(huì)對(duì)元件的性能造成極大的影響，因此，為達(dá)到良好的元件性能， 對(duì)工藝條件及質(zhì)量控制的要求必定會(huì)日趨嚴(yán)謹(jǐn)。對(duì)半導(dǎo)體元件進(jìn)行質(zhì)量控制主要是通過(guò)收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)，找出波動(dòng)的規(guī)律，將 正常波動(dòng)控制在最低限度，消除系統(tǒng)性原因造成的異常波動(dòng)。將實(shí)際測(cè)得的質(zhì)量特性與相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，并對(duì)出現(xiàn)的差異或異?，F(xiàn)象采取相應(yīng)措施進(jìn)行糾正，從而使工序處于受 控制狀態(tài)，這一過(guò)程就叫做質(zhì)量控制。例如，半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中需要不斷檢查工藝環(huán)境，機(jī)臺(tái)內(nèi)和晶圓上的清潔度，即 檢測(cè)微顆粒的個(gè)數(shù)。由于顆粒的分布和飄移的情況具有特殊的表現(xiàn)，因此目前業(yè)界借用 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制圖(Statistical Process Control Chart, SPCChart)的形式，以零為控 制圖的下界，在各種特定情況下，根據(jù)一定的工藝情況，定一個(gè)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，即 USL(upper specification limit)，對(duì)于控制圖中控制界限的確定方法有多種，在例如申 請(qǐng)?zhí)枮?00480037968. 6的中國(guó)專利申請(qǐng)中還能發(fā)現(xiàn)更多與確定控制界限相關(guān)的內(nèi)容。如果檢測(cè)得到的顆粒個(gè)數(shù)大于此USL，就認(rèn)為工藝環(huán)境或機(jī)臺(tái)內(nèi)環(huán)境潔凈度超標(biāo)， 需要停機(jī)清潔?；蛘呷绻A上的顆粒數(shù)溢出USL，則該片晶圓必須加以清潔后才能繼續(xù)進(jìn) 行后續(xù)工藝流程。但是，如圖1所示，顆粒數(shù)有偶然一次性飄高的特性，技術(shù)上稱為“偶發(fā)”特性。經(jīng) 驗(yàn)告訴我們，這種偶然性一次飄高不表示潔凈度出了問(wèn)題，一般認(rèn)為不是反常現(xiàn)象。所以當(dāng) 顆粒控制圖經(jīng)常出現(xiàn)如圖1的現(xiàn)象時(shí)，理論上應(yīng)該進(jìn)行清潔步驟了，但是技術(shù)人員仍認(rèn)為 整個(gè)顆粒數(shù)還是可控的，無(wú)須停機(jī)或清洗晶圓。為了防止上述情況的發(fā)生，在半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝環(huán)境中或晶圓表面的雜質(zhì) 顆粒進(jìn)行控制采用的方法為“二點(diǎn)法”。如圖2所示，當(dāng)連續(xù)兩點(diǎn)超過(guò)USL，才能判斷顆粒超 標(biāo)或者說(shuō)失控，這時(shí)才采取對(duì)應(yīng)措施。但是，“二點(diǎn)法”原則太簡(jiǎn)單苛刻，容易犯“滯后”的錯(cuò)誤，當(dāng)發(fā)生圖3的情況時(shí)，會(huì) 延誤顆粒失控的檢測(cè)判斷，從而耽誤及時(shí)的清潔或停機(jī)檢測(cè)措施，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種顆?？刂频姆椒?，防止耽誤及時(shí)的清潔或停機(jī)檢測(cè) 措施，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種顆?？刂频姆椒ǎ涮卣髟谟?，包括獲取晶圓 表面或工藝環(huán)境中顆粒的特性值；在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的 允許上限值，另外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，判定為顆粒超標(biāo)?？蛇x的，判定為顆粒超標(biāo)清洗晶圓表面或停機(jī)檢測(cè)或?qū)に嚟h(huán)境進(jìn)行清潔?？蛇x的，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是前兩個(gè)特 性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，后兩個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值?？蛇x的，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是后兩個(gè)特 性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，前兩個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值?？蛇x的，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第一個(gè)特 性值和第三個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第二個(gè)特性值和第四個(gè)特性值超過(guò)顆粒 個(gè)數(shù)的允許上限值?？蛇x的，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第二個(gè)特 性值和第四個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第一個(gè)特性值和第三個(gè)特性值超過(guò)顆粒 個(gè)數(shù)的允許上限值?？蛇x的，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第一個(gè)特 性值和第四個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第二個(gè)特性值和第三個(gè)特性值超過(guò)顆粒 個(gè)數(shù)的允許上限值。可選的，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第二個(gè)特 性值和第三個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第一個(gè)特性值和第四個(gè)特性值超過(guò)顆粒 個(gè)數(shù)的允許上限值。可選的，工藝環(huán)境中的顆粒用顆粒收集器件進(jìn)行收集取樣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)采用在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)超 過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，另外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，判定為顆粒超標(biāo)的原 則，即“四點(diǎn)法”原貝1J。“四點(diǎn)法”原則涵蓋了 “二點(diǎn)法”原則，不但能解決“二點(diǎn)法”顆?？?制上的滯后問(wèn)題，而且由于及時(shí)檢測(cè)判斷出顆粒失控的情況，能夠及時(shí)的對(duì)工藝環(huán)境及晶 圓表面進(jìn)行清潔，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖1是現(xiàn)有晶圓表面監(jiān)控顆粒數(shù)的過(guò)程中顆粒“偶發(fā)”性示意圖；圖2是現(xiàn)有半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)晶圓表面的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行控制采用“二點(diǎn)法”的 示意圖；圖3是本發(fā)明半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)晶圓表面的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行控制采用“四點(diǎn)法” 的示意圖；圖4是本發(fā)明進(jìn)行顆?？刂频?b>具體實(shí)施方式
流程圖。
具體實(shí)施例方式隨著半導(dǎo)體器件的集成度不斷提高，對(duì)于晶圓表面及工藝環(huán)境的潔凈度的要求也 越來(lái)越高，控制晶圓表面及工藝環(huán)境中微顆粒數(shù)在晶圓的生產(chǎn)中是至關(guān)重要的。因此，在半 導(dǎo)體器件的制作過(guò)程中，幾乎每步工藝之后都需要進(jìn)行清洗步驟以控制晶圓表面及工藝環(huán)境中顆粒數(shù)。晶圓表面及工藝環(huán)境的潔凈度直接對(duì)器件結(jié)構(gòu)、性能及壽命產(chǎn)生影響。尤其 在器件線寬越來(lái)越小的情況下，如果晶圓表面或工藝環(huán)境中微顆粒數(shù)超標(biāo)，做造成半導(dǎo)體 器件內(nèi)電路短路，器件的膜層之間產(chǎn)生雜質(zhì)，不能完全整合在一起，進(jìn)而影響半導(dǎo)體器件的 性能及質(zhì)量。本發(fā)明進(jìn)行顆?？刂频木唧w流程如圖4所示，執(zhí)行步驟S11，獲取晶圓表面或工藝 環(huán)境中顆粒的特性值；執(zhí)行步驟S12，在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè) 數(shù)的允許上限值，另外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，判定為顆粒超標(biāo)。采用在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，并且另 外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)的，判定為顆粒超標(biāo)的原則，即“四點(diǎn)法”原則?！八狞c(diǎn) 法”原則涵蓋了 “二點(diǎn)法”原則，不但能解決“二點(diǎn)法”顆?？刂粕系臏髥?wèn)題，而且由于及 時(shí)檢測(cè)判斷出顆粒失控的情況，能夠及時(shí)的對(duì)晶圓表面及工藝環(huán)境進(jìn)行清潔，提高了產(chǎn)品 的質(zhì)量。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。圖3是本發(fā)明半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)晶圓表面的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行控制采用“四點(diǎn)法” 的示意圖。結(jié)合圖4的流程步驟S11，獲取晶圓表面或工藝環(huán)境中顆粒的特性值。在半導(dǎo)體 生產(chǎn)過(guò)程中需要不斷檢查機(jī)器和晶圓上的顆粒個(gè)數(shù)以保證晶圓表面清潔，以及工藝環(huán)境中 顆粒數(shù)量。通過(guò)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)方式收集生產(chǎn)過(guò)程中晶圓表面的顆粒的特性值數(shù)據(jù)計(jì) 算控制圖的控制界限，做成分析用控制圖。結(jié)合圖4流程步驟S12，在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的 允許上限值，另外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，判定為顆粒超標(biāo)。如圖3所示，進(jìn)入 SPC監(jiān)控階段，此時(shí)分析用控制圖轉(zhuǎn)化為控制用控制圖。監(jiān)控階段的主要工作是使用控制用 控制圖進(jìn)行監(jiān)控，其中，控制圖的控制界限已經(jīng)根據(jù)分析階段的結(jié)果而確定，即顆粒個(gè)數(shù)的 允許上限值(USL)已根據(jù)分析階段的分析結(jié)果得到。生產(chǎn)過(guò)程的顆粒的特性值數(shù)據(jù)及時(shí)繪 制到控制圖上，并密切觀察控制圖，控制圖中點(diǎn)的波動(dòng)情況可以顯示出過(guò)程受控或失控，當(dāng) 控制圖中出現(xiàn)四個(gè)連續(xù)特性值中有任意兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，且另外兩 個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，就可以認(rèn)定為顆粒失控。本實(shí)施例中，所述堆積區(qū)是指顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值與顆粒個(gè)數(shù)允許值之間的區(qū) 域，即指顆粒個(gè)數(shù)累積區(qū)域。本實(shí)施例中，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，另外 兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)。可以是第一個(gè)特性值和第二個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的 允許上限值，第三個(gè)特性值和第四個(gè)特性值中一個(gè)或兩個(gè)位于堆積區(qū)。還可以是第一個(gè)特 性值和第三個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第二個(gè)特性值和第四個(gè)特性值中的一個(gè) 或者兩個(gè)位于堆積區(qū)。還可以是第二個(gè)特性值和第四個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限 值，第一個(gè)特性值和第三個(gè)特性值中的一個(gè)或者兩個(gè)位于堆積區(qū)?；蛘叩谝粋€(gè)特性值和第 四個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第二個(gè)特性值和第三個(gè)特性值中的一個(gè)或者兩個(gè) 位于堆積區(qū)?；蛘叩诙€(gè)特性值和第三個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第一個(gè)特性 值和第四個(gè)特性值中的一個(gè)或者兩個(gè)位于堆積區(qū)。還可以是第一個(gè)特性值和第二個(gè)特性 值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，第三個(gè)特性值和第四個(gè)特性值中的一個(gè)或者兩個(gè)位于堆積 區(qū)。
本實(shí)施例中，通常顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值(USL)的開(kāi)根號(hào)值為顆粒個(gè)數(shù)的允許 值。例如，當(dāng)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值(USL) = 900的時(shí)候，則顆粒個(gè)數(shù)的允許值=30，在 30 900之間的區(qū)域則為堆積區(qū)。采用“四點(diǎn)法”對(duì)顆粒進(jìn)行監(jiān)控，能更及時(shí)地判斷出顆粒失控的情況，進(jìn)而及時(shí)地 進(jìn)行晶圓清洗或停機(jī)檢測(cè)或?qū)に嚟h(huán)境進(jìn)行清潔。另外，采用“四點(diǎn)法”進(jìn)行顆?？刂?，則顆粒失控的錯(cuò)誤報(bào)警率則為0. 00000067，與 “二點(diǎn)法”的顆粒失控的錯(cuò)誤報(bào)警率0. 00000729相差不多。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種顆?？刂频姆椒?，其特征在于，包括獲取晶圓表面或工藝環(huán)境中顆粒的特性值；在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，另外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，判定為顆粒超標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆粒控制的方法，其特征在于，如判定為顆粒超標(biāo)清洗晶圓表 面或停機(jī)檢測(cè)或?qū)に嚟h(huán)境進(jìn)行清潔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆?？刂频姆椒?，其特征在于，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩 個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是前兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，后兩個(gè)特性值 低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆?？刂频姆椒?，其特征在于，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩 個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是后兩個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，前兩個(gè)特性值 低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆?？刂频姆椒?，其特征在于，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩 個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第一個(gè)特性值和第三個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限 值，第二個(gè)特性值和第四個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆?？刂频姆椒?，其特征在于，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩 個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第二個(gè)特性值和第四個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限 值，第一個(gè)特性值和第三個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆?？刂频姆椒ǎ涮卣髟谟?，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩 個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第一個(gè)特性值和第四個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限 值，第二個(gè)特性值和第三個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆粒控制的方法，其特征在于，所述任意四個(gè)連續(xù)特性值中兩 個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值是第二個(gè)特性值和第三個(gè)特性值低于顆粒個(gè)數(shù)的允許上限 值，第一個(gè)特性值和第四個(gè)特性值超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述顆?？刂频姆椒ǎ涮卣髟谟?，工藝環(huán)境中的顆粒用顆粒收集 器件進(jìn)行收集取樣。
全文摘要
一種顆?？刂频姆椒?，包括獲取晶圓表面或工藝環(huán)境中顆粒的特性值；在任意四個(gè)連續(xù)特性值中有兩個(gè)超過(guò)顆粒個(gè)數(shù)的允許上限值，另外兩個(gè)特性值中至少一個(gè)位于堆積區(qū)，判定為顆粒超標(biāo)。本發(fā)明能夠及時(shí)的對(duì)晶圓表面及工藝環(huán)境進(jìn)行清潔，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101996851SQ20091005673
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者三重野文健, 王邕保, 郭景宗, 金鐘雨 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司